沙颍河周口段氮形态的时空变化及高浓度成因解析

马 培，陈 纳

(河南工程学院 环境与生物工程学院，河南 郑州 451191)

1 材料与方法

1.1 研究区域

沙颍河起源于河南新密，流经郑州、周口和阜阳等城市，在颍上县沫河口注入淮河干流，河长620 km，流域面积40 000 km2(图1)。从源头到周口水文站为沙颍河上游，周口水文站到阜阳水文站为中游，之后为下游。其主要支流有沙河、颍河和贾鲁河，3条河流于周口市交汇。该流域处于北温带季风区，年平均气温为14～16 ℃；夏季高温多雨，冬季寒冷干燥；年降雨量为770 mm，多集中在夏季[7]。

图1 沙颍河流域及采样点分布Fig.1 The Shaying River Basin and locations of sampling sites

1.2 样品采集

样品采集于沙颍河及其主要支流(贾鲁河、沙河和颍河)，采样点分别为沙颍河干流的周口水文站(114°39′36″E，33°37′33″N)、槐店水文站(115°05′25″E，33°23′09″N)，贾鲁河的贾鲁河闸(114°38′24″E，33°37′48″N)，沙河与颍河交汇处的大闸(114°36′36″E，33°37′45″N)，具体见图1。采样时间是2015年5—12月，样品采集和分析每月一次，且样品采集和分析均重复做3次。

1.3 样品的测定

pKa=0.090 18+[2 729.92/(273.2+t)]，

(1)

FA浓度=总氨氮浓度×1/(1+10pKa-pH值)，

(2)

式中：t为水温，℃；pKa为酸解离常数。

2 结果与讨论

2.1 沙颍河水体中氮形态和含量的时空变化

图2 2015年5—12月沙颍河水体氮形态和含量的时空变化Fig.2 Spatio-temporal variability of nitrogen forms and contents in the water of Shaying River during May to December, 2015

图3 2015年5—12月沙颍河水体FA质量浓度的时空变化曲线Fig.3 Spatio-temporal variability of FA in the water of Shaying River during May to December, 2015

2.2 沙颍河环境因子的时空变化特征及氮存在形态的影响因素

2015年5—12月沙颖河水体环境因子的时空变化见图4。5—12月沙颍河各个采样点水温和pH值整体呈下降趋势，水温大致从27.1 ℃降至 2.0 ℃，pH值在5—7月为7.5左右，8月以后逐渐降低，10—12月仅有6.2±0.17。沙颍河水体DO质量浓度为2.26～14.23 mg/L，均值为7.29 mg/L。5—12月沙颍河表层水体DO质量浓度逐渐增加，12月最高，为(11.4±2.34) mg/L，最低值出现在6月，仅有(3.83±1.07)mg/L。CODCr质量浓度在6月和9月出现两个峰值，均值分别为(39.4±14.2)mg/L和(52.3±20.5)mg/L；其他月份CODCr质量浓度相当，维持在23.1 mg/L左右。

图4 2015年5—12月沙颍河水体环境因子的时空变化Fig.4 Spatio-temporal variability of environmental parameters in the water of Shaying River during May to December, 2015

表1 沙颍河水体各种形态氮与环境因子Pearson相关分析Tab.1 Pearson correlation analysis between various forms of nitrogen and environmental parameters

3 结论